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航空润滑油极压抗磨剂的制备及性能研究

作　者: 谭秀民
导　师: 郭亚军
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 应用化学
关键词: 航空润滑油极压抗磨剂含氮硼酸酯水解性能纳米粒子表面修饰二烷基二硫代磷酸铜摩擦学性能协同效应
分类号: TE624.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

润滑油是机械运转的血液,发动机要正常工作就需要润滑油。润滑油的性能又是和添加剂的选用密切相关的。润滑油和添加剂的发展经历了从初期的适应发动机要求,转变到需要更广泛地适应环保与节能的要求。航空润滑油是一类特殊的润滑剂,由于其使用环境的苛刻,不仅要求基础油有良好的性能,而且对添加剂也有特殊的要求。在航空润滑油中加入极压抗磨添加剂可以提高其极压性能和抗磨性能,减少摩擦阻力,延长机器的使用寿命。提高其摩擦学性能,减少摩擦阻力,延长机器的使用寿命。硼,素有非活性润滑元素之称。自从1846年Ebelman和Bouquet首先合成了有机硼化合物以来,有机硼化学已有一百多年的发展历史,尤其是最近几十年,有机硼化合物得到了迅速的发展。在国外,各种各样的硼酸酯作为新型的抗磨添加剂得到了广泛的研究。并且越来越广泛地应用到生产实践中。实践表明:硼酸酯作为抗磨添加剂,其最大的优点是安全,合成容易。另外,此类硼酸酯除具有优良的极压抗磨减特性外,往往还同时具有抗氧化和抗腐蚀性,优良的防锈、防腐性,以及无毒无臭,对金属底材无选择性等特性,因而是一类多功能的润滑油添加剂。然而目前硼酸酯润滑油添加剂还存在润滑性、抗腐蚀、水解稳定性性差等问题,使用受到限制,原因是缺乏高性能的油溶性抗磨剂,因此如何改善硼酸酯添加剂的水解稳定性和摩擦学性能,是提高硼酸酯润滑油添加剂性能,以拓宽其使用范围的关键。基于此,本论文首先在制备普通硼酸酯的基础上采用经典酯化法合成了一种新型的长链含氮硼酸酯,以此作为研究对象,考察了硼酸酯添加剂的水解性能。随着20世纪90年代纳米科学技术的兴起,作为其分支学科之一的纳米摩擦学也得到了飞速发展,各种有机、无机复合纳米微粒摩擦学性能的研究受到越来越多的关注。纳米微粒材料作为润滑油添加剂的研究也日益增多,结果表明,它们当中有的具有良好的摩擦学性能;这些都表明纳米材料作为润滑油添加剂有着良好的研究开发和应用前景。然而纳米粒子的极细晶粒导致颗粒具有巨大的表面能,加之颗粒

全文目录

第1章绪论  12-35
  1.1 概述  12-19
    1.1.1 航空润滑油的润滑性能要求  12-13
      1.1.1.1 航空润滑油的工作条件  12-13
      1.1.1.2 航空润滑油的润滑性能要求  13
    1.1.2 近几年国内外润滑油极压抗磨剂发展情况  13-18
      1.1.2.1 硫系极压抗磨剂  13-14
      1.1.2.2 磷系极压抗磨剂  14-15
      1.1.2.3 氯系极压抗磨剂  15
      1.1.2.4 硼系极压抗磨剂  15
      1.1.2.5 聚合物抗磨作用机理  15-16
      1.1.2.6 硫磷酸系列添加剂的研究进展  16-18
    1.1.3 极压抗磨剂在航空润滑油中的应用与发展趋势  18-19
      1.1.3.1 极压抗磨剂在航空润滑油中的应用  18
      1.1.3.2 极压抗磨剂在航空润滑油中的发展趋势  18-19
  1.2 有机硼酸酯添加剂  19-25
    1.2.1 有机硼酸酯种类  19-21
    1.2.2 硼酸酯添加剂国内外研究现状  21-23
    1.2.3 硼酸酯润滑油添加剂的摩擦机理  23-24
    1.2.4 硼酸酯润滑油添加剂研究存在的问题  24-25
  1.3 纳米级粒子添加剂  25-32
    1.3.1 纳米级粒子添加剂国内外研究现状  25-27
    1.3.2 纳米粒子表面修饰  27-29
      1.3.2.1 纳米粒子表面修饰概念  27-28
      1.3.2.2 纳米微粒表面修饰的方法  28-29
    1.3.3 纳米润滑油添加剂的摩擦机理  29-30
    1.3.4 有机金属盐的抗磨机理  30-31
    1.3.5 纳米材料作为润滑油添加剂有待解决的问题  31-32
  1.4 课题研究的意义  32-33
  1.5 本论文的主要工作及创新点  33-35
第2章有机硼酸酯的制备以及水解性能研究  35-46
  2.1 主要原料及仪器  35-36
  2.2 有机硼酸酯的制备  36-41
    2.2.1 合成工艺流程  36
    2.2.2 合成实验操作  36-37
    2.2.3 结果与讨论  37-39
    2.2.4 红外谱图分析  39-41
  2.3 硼酸酯的水解性能研究  41-45
    2.3.1 硼酸酯水解机理的探讨  41
    2.3.2 硼酸酯水解稳定性的改善  41-42
    2.3.3 硼酸酯水解稳定性的考察方法  42-43
    2.3.4 红外光谱法考察硼酸酯的水解稳定性的实验  43-45
      2.3.4.1 仪器和试剂  43
      2.3.4.2 红外光谱法考察硼酸酯水解稳定性的操作方法  43-44
      2.3.4.3 结果与讨论  44-45
  2.4 本章小节  45-46
第3章油溶性金属铜的制备  46-56
  3.1 试剂与实验设备  46
  3.2 硫磷酸的制备  46-51
    3.2.1 硫磷酸的制备方法  46-47
    3.2.2 硫磷酸的红外光谱分析  47
    3.2.3 硫磷酸含量测定  47-48
    3.2.4 硫磷酸的合成实验结果及讨论  48-51
      3.2.4.1 反应温度对反应的影响  48
      3.2.4.2 反应起始温度对反应的影响  48-49
      3.2.4.3 反应时间对硫磷酸含量的影响  49-50
      3.2.4.4 五硫化二磷加入方式的影响  50
      3.2.4.5 五硫化二磷用量对硫磷酸含量的影响  50-51
  3.3 HDDP表面修饰和未修饰铜纳米微粒的制备  51-53
    3.3.1 制备方法  51
    3.3.2 二烷基二硫代磷酸铜的红外光谱  51-53
    3.3.3 二烷基二硫代磷酸铜的紫外光谱分析  53
  3.4 纳米铜粉的表征  53-54
    3.4.1 纳米铜粉的X-衍射结果  53-54
    3.4.2 纳米铜粉TEM检测结果  54
  3.5 分散性试验  54-55
  3.6 实验条件的选择  55
  3.7 本章小节  55-56
第4章添加剂摩擦学性能评定  56-71
  4.1 试验方法及设备  56-60
    4.1.1 润滑性能及其评价的有关方法  56-57
    4.1.2 四球摩擦磨损试验机  57-60
      4.1.2.1 四球试验机工作原理  57-59
      4.1.2.2 四球试验机的常规评定指标说明  59-60
  4.2 试验部分  60-70
    4.2.1 试验前的准备  60-61
    4.2.2 试验条件及操作  61-62
      4.2.2.1 试验条件  61-62
      4.2.2.2 实验操作  62
    4.2.3 极压抗磨剂的选择  62-65
      4.2.3.1 有机硼酸酯的选择  63-64
      4.2.3.2 表面修饰金属铜的选择  64-65
    4.2.4 实验结果分析与讨论  65-70
      4.2.4.1 两种单剂在H20基础油中极压抗磨性能  65-67
      4.2.4.2 BN/CuDDP复合剂在H20基础油中极压抗磨性能  67-68
      4.2.4.3 摩痕表面的比较  68-69
      4.2.4.4 协同作用机理讨论  69-70
  4.3 本章小节  70-71
结论  71-73
参考文献  73-81
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果  81-82
致谢  82

航空润滑油极压抗磨剂的制备及性能研究

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